Introducción a Bases de Datos

Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Introducción a Bases de Datos
M. Andrea Rodrı́guez-Tastets
Universidad de Concepción,Chile
www.inf.udec.cl\ ∼andrea
[email protected]
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
II Semestre - 2014
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Sistemas de Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Componentes de Bases de Datos
Sistemas de Bases
de Datos
Ventajas y Desventajas del Uso de Base de Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del SGBD
Lenguajes de los SGBD
Conceptos y Arquitectura
Modelo de datos, esquemas e instancias
Arquitecturas: Introducción
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los Sistemas de Bases de Datos
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de BD
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Objetivos de la Unidad
Dar a conocer las caracterı́sticas, ventajas, arquitecturas y
clasificación de bases de datos
¿Qué se debe saber al término de la Unidad?
I
¿ Qué es una base de datos, un sistema gestor de base de
datos, persistencia y consistencia de datos?
I
¿ Cuál es la ventaja del uso de Bases de Datos?
I
¿Cómo se relacionan las bases de datos a otras áreas de la
computación e informática?
I
¿ Cuáles son los componentes de un motor de bases de datos?
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Enfoque de Bases de Datos
I
Una colección grande de datos coherente y relacionados.
I
Datos son hechos registrables y con significado implı́cito.
I
Una base de datos representa algún aspecto del mundo real.
I
Datos con una redundancia controlada.
I
Datos compartidos por usuarios y aplicaciones.
I
Soporte de vistas de los datos.
I
Datos cuyo almacenamiento es independiente y cuya
descripción (metadato) se almacena junto a los datos.
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Componentes
Usuarios/programadores
SISTEMA DE BASE DE
DATOS
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Programas de aplicación/consultas
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Software de SGBD
Software para procesar
consultas/programas
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Software para acceder a
datos almacenados
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Definición de base de
datos
almacenada (metadatos)
Base de datos
almacenada
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Resumen Ventajas
Referidas a
Ventajas
Independencia de estos respecto a los tratamientos y viceversa
Manejo de consistencia de los datos
Persistencia de los datos
Los datos
Mejor disponibilidad de los mismos
Manejo de tolerancia a fallas y seguridad
Mayor eficiencia en la entrada, codificación y recuperación
Mayor coherencia
Control de Redundancia
Mayor valor informativo
Los resultados
Capacidad de realizar inferencias
Mejor y más documentación normalizada de información
Accesso más rápido y sencillo de los usuarios finales
Más facilidades para compartir los datos por el conjunto de usuarios finales
Los usuarios
Mayor flexibilidad para atender a demandas cambiantes
Restricción de acceso no autorizados
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Resumen Desventajas
Referidas a
La implementación
Los usuarios
Desventajas
Costo de equipos
Necesidad de estandarización
Puesta en marcha larga y difı́cil
Rentabilidad a mediano plazo
Personal especializado
Desfase entre teorı́a y práctica
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Funciones de un DBMS (SGBD)
I
I
I
Almacenamiento Persistente: DBMS permite el
almacenamiento de gran volumen de datos independiente del
tipo de proceso en que los datos se ocupen. Esto va más
allá de sistemas de archivos en cuanto a flexibilidad, ya que
provee de estructuras de datos que apoyan el acceso eficiente
a gran volumen de datos.
Interface de Programación: Permite al usuario a programa el
acceso y modificación datos con un poderoso de lenguaje de
consulta. Esto es hecho en una forma mucho más flexible que
con sistemas de manejo de archivos.
Manejo de Transacciones: Soporta el acceso concurrente a
los datos. Para evitar situaciones indeseables por la
consecuencia de accesos simultáneos, los DBMS soportan
aislación, atomicidad y durabilidad.
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Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Components del SGBD (DBMS)
user/application
queries
updates
metadata
estadistics
Execution
engine
index,file,and
record requests
Index/file/
record
manager
page
commands
Buffer
manager
read/write
pages
Storage
manager
Andrea Rodrı́guez
transaction comand
Query
compiler
query
plan
Bases de Datos
Database
Administrator
Sistemas de Bases
de Datos
Transaction
manager
DDL
compiler
Logging
and
recovery
Concurrenc
y control
log
pages
data
metadata
indexes
Weak Buffer
Componentes de
Bases de Datos
metadata
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Lock tables
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Storage
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Lenguajes
I
Las distintas funciones que cumple un SGBD, hace necesario
contar con diferentes lenguajes y procedimientos que
permitan la comunicación con la base de datos.
I
Por tipo de función, tendremos lenguajes de definición (LDD
o DDL) y lenguajes de manipulación (LMD o DML).
I
Por tipo de usuarios tendremos lenguajes para informáticos y
lenguajes para no informáticos o usuarios finales.
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Lenguajes: SQL
I
SQL (Structured Query Language) es DDL y DML.
I
Presente en los SGBD Relacionales
I
No necesariamente es un lenguaje para usuarios finales
I
Lenguaje autocontenido (puede por sı́ solo actuar con la BD)
I
Lenguaje no procedural (no especifica cómo actuar con la BD
en detalle)
I
Lenguaje que puede actuar como huésped de un lenguaje
anfitrión (por ejemplo PL/SQL de Oracle es el anfitrión y
SQL actúa como huésped)
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Modelo de Datos
I
Los modelos de datos de alto nivel o conceptuales son
cercanos a la forma en que los usuarios perciben los datos
I
Los modelos de bajo nivel o fı́sicos describen en detalle cómo
se almacenan los datos
I
Los modelos de datos de representaión o implementación son
un nivel intermedio entre el conceptual y el fı́sico. Ejemplo de
estos modelos son el modelo relacional, orientado al objeto,
de red y el jerárquico
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Esquemas, instancias y estados de la base de datos (1)
I
I
Un esquema de base de datos es la descripción de ella. La
representación de un esquema se denomina diagrama del
esquema. Ejemplo de unos esquemas son los siguientes:
ALUMNO
Nombre Código alumno Año Especialidad
En un esquema sólo se puede describir las entidades que
participan con sus atributos y ciertos tipos de restricciones.
Al esquema de base de datos se le suele llamar la intensión
de la base de datos.
Los datos que están en una base de datos en un momento
constituyen el estado de la base de datos o instántanea.
También se le denomina conjunto actual de ocurrencias o
instancias (registros) de la base de datos. Al conjunto de
ocurrencias se le suele llamar extensión de la base de datos.
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Arquitectura (1)
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
I
I
Uno de los principales objetivos de las bases de datos es
conseguir la independencia entre las estructuras lógica y
fı́sica de los datos, que tiene como consecuencia la
independencia entre datos y aplicaciones. Ası́, los cambios en
la estructura de los datos tengan una repercusión mı́nima en
los programas de aplicación y viceversa.
Este concepto de independencia implica la separación entre el
almacenamiento y la organización lógica de los datos, con lo
que se consigue:
I
I
I
Los datos se presentarán de formas distintas, según las
necesidades de los usuarios.
El almacenamiento de los datos, su estructura lógica y
los programas de aplicación serán independientes unos
de otros.
En los SI/TI (Sistemas Informáticos) existen 2 estructuras: la
lógica (vista del usuario) y la fı́sica (forma en que se
encuentran los datos en el almacenamiento).
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Arquitectura (2)
I
I
En las bases de datos aparece un nuevo nivel de abstracción
llamado estructura lógica global o esquema. Esta estructura
intermedia es una representación global de los datos
independiente de equipos y los usuarios (visión de la
empresa).
Los otros dos niveles corresponden al nivel de máquina o
interno y al nivel de usuario o externo.
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Evolución
I
I
I
Los primeros sistema comerciales aparecen a fines de los 60.
Los primeros sistemas evolucionaron de sistemas de archivos
que permitı́an el almacenamiento de grandes volúmenes de
datos.
Las primeras grandes aplicaciones fueron aquellas que estaban
compuestas de muchos ı́temes pequeños y donde muchas
consultas o modificaciones se realizaban: sistemas reserva de
aerolı́neas, sistemas de bancos, registros corporativos.
El problema con los primeros sistemas es que no soportaban
lenguajes de consulta de alto nivel.
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Sistemas de Bases
de Datos
Modelo Relacional
I
El famoso paper escrito por Ted Codd en 1970 cambia
radicalmente los sistemas de bases de datos.
I
Cood propone que los datos sean organizados lógicamente en
tablas llamadas relaciones, lo que es independiente de la
estructura fı́sica en que se almacenen los datos.
I
En 1990, los sistemas de base de datos relacional eran la
norma, aunque aunque que el campo de base de datos sigue
evolucionando y nuevos enfoques se han desarrollado.
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Tipos de Bases de Datos
Mathematical
Logic
Logic
Programming
Knowledge
Representation
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Relational
Semantic
OO
Programming
Multidimensional
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Deductive
Statistical
Databases
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Hierarchical
Network
Graph Theory
Graph
Conceptos y
Arquitectura
Object
oriented
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Semistructured
XML
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Clasificación
I
Basada en el modelo de datos
I
I
I
I
I
I
I
Basada en el número de usuarios:
I
I
I
Relacional
Orientada al objeto
Objeto Relacional
Grafo - redes
Jerárquicos
XML/semiestructurados
Monousario
Multiusuario
Basada en el número de sitios:
I
I
Centralizado
Distribuido
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD
Bases de Datos
Andrea Rodrı́guez
Clasificación
I
Basada en el modelo de datos
I
I
I
I
I
I
I
Basada en el número de usuarios:
I
I
I
Relacional
Orientada al objeto
Objeto Relacional
Grafo - redes
Jerárquicos
XML/semiestructurados
Monousario
Multiusuario
Basada en el número de sitios:
I
I
Centralizado
Distribuido
Sistemas de Bases
de Datos
Componentes de
Bases de Datos
Ventajas y
Desventajas del
Uso de Base de
Datos
Ventajas
Desventajas
Funcionales del
SGBD
Lenguajes de los
SGBD
Conceptos y
Arquitectura
Modelo de datos,
esquemas e instancias
Arquitecturas:
Introducción
Evolución de los
Sistemas de Bases
de Datos
Clasificacion de
BD